DE20114908U1 - Werkzeugwechsler für eine Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

WERKZEUGWECHSLER FÜR EINE WERKZEUGMASCHINE

Die Erfindung betrifft einen Werkzeugwechsler für eine Werkzeugmaschine, bestehend aus mindestens zwei zangenförmigen Greifern, deren Schenkel zum Eingriff in die Ringnut am breiteren Ende eines Werkzeugkegels gegeneinander bewegbar und verriegelbar ausgebildet sind, aus einem um seine Mittelachse verdrehbaren Träger, an dessen gegenüberliegenden Seiten die Greifer achssymmetrisch mit nach außen weisendem Maul befestigt sind, und aus einer Tragkonstruktion für den Träger, die einen Antrieb zum Bewegen des Trägers in der zur Achse der Arbeitsspindel parallelen Mittelachse aufweist.

Werkzeugwechselsysteme sind in modernen programmgesteuerten Werkzeugmaschinen allgemein üblich und dienen zur Übergabe von

112-x3376-S4/Kf"

I »·

»et

Werkzeugen zwischen einem Werkzeugmagazin und der vertikalen oder horizontalen Arbeitsspindel der Werkzeugmaschine. Um die ausgewählten und in einer vorgegebenen Wechselposition befindlichen Werkzeuge aufnehmen zu können, bewegen sich bestimmte Bauteile der Werkzeugwechsler incl. der zangenförmigen Greifer auf vorbestimmten Bahnen, so daß die Greifer mit ihren entriegelten Zangen seitlich in die hierzu ausgebildete Ringnut des in der Wechselposition des Magazins befindlichen Werkzeugkegels eingreifen können. Durch eine Abziehbewegung wird das Werkzeug aus dem Magazin herausgenommen und durch eine Dreh- oder Schwenkbewegung in eine Position gebracht, in welcher das Einwechseln dieses Werkzeugs in die Arbeitsspindel erfolgen kann. Der Wechselvorgang eines "gebrauchten" Werkzeuges aus der Arbeitsspindel in einen offenen Platz des Werkzeugmagazins erfolgt in gegenläufiger Funktionsfolge.

Bei modernen Fräs- und Bohrzentren für die Großserienfertigung von Werkstücken liegen die reinen Bearbeitungszeiten mit einem Werkzeug häufig im Sekundenbereich. Da nach jedem Bearbeitungsvorgang ein Werkzeugwechsel erfolgt und jeder Werkzeugwechsel zwischen 5 und 10 s dauert, ergibt sich ein relativ ungünstiges Verhältnis zwischen der Gesamtbearbeitungszeit und der für die entsprechende Anzahl an Werkzeugwechseln benötigten Zeitspanne, was sich naturgemäß ungünstig auf die Produktionsleistung auswirkt. Dieses Span-zu-Span-Wechselzeit-Verhältnis wird bei Verwendung von Hochleistungsspindeln, z.B. Schnellaufspindeln, aufgrund deren hoher Spanleistung noch ungünstiger.

Aufgabe der Erfindung ist es, die für einen Werkzeugwechsel benötigte Zeitspanne mit technisch einfachen Mitteln weiter zu verkürzen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens ein Schenkel der zangenförmigen Greifer des Werkzeugwechslers zu einem vorkragenden Haltefinger verlängert ist.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der in dem neuen Werkzeugwechsler eingesetzten zangenförmigen Greifer wird die für den Eingriff des zangenförmigen Greifers in die Ringnut am Werkzeugkegel und für das Lösen des Werkzeugkegels aus seiner Spindelaufnahme benötigte Zeitspanne dadurch verkürzt, daß die den Werkzeugkegel fixierende Spannzange etwas früher gelöst werden kann, als dies bei herkömmlichen Greifern der Fall war. Bisher konnte die den Werkzeugkegel in seiner kegelförmigen Spindelaufnahme fixierende Spannzange erst dann gelöst werden, nachdem sich der zangenförmige Greifer mit der Ringnut im Werkzeugkegel in vollem Eingriff befand. Ein frühzeitigeres Lösen der Spannzange war nicht möglich, weil dann durch die erfolgte Freigabe des Werkzeugkegels ein zuverlässiger Eingriff der zangenförmigen Greifer in die Kegel-Ringnut nicht gewährleistet war. Durch die erfindungsgemäße Verlängerung zumindest eines der beiden Greiferschenkel zu einem vorstehenden Haltefinger wird erreicht, daß dieser Haltefinger, dessen Profil an den Querschnitt der Ringnut angepaßt ist, bereits während der seitlichen Zugriffsbewegung in die Ringnut des zu diesem Zeitpunkt noch festgespannten Werkzeugkegels hineingleitet und dabei den Werkzeugkegel in der kegelförmigen Aufnahme hält. Dies ermöglicht ein früheres Lösen der Spannzange noch während der Bewegung des Greifers zum Werkzeug, d.h. die beiden Vorgänge des Lösens der Spannzange und des Zugriffs durch den zangenförmigen Greifer werden zeitlich zumindest teilweise überlagert, was zu einer Verkürzung der für beide Vorgänge benötigten Gesamtzeit führt. Obgleich die Zeitersparnis pro Werkzeugwechselvorgang nur relativ gering ist und im Bereich von einigen Zehntel bis zu 1 - 2 s liegt, ergibt sich bei der Kurzzeit-Bearbeitung in der Großserienfertigung doch eine merkbare Verlängerung der möglichen

Spanzeiten einer Maschine, und dies durch die technisch äußerst einfache Maßnahme der Verlängerung eines Zangenschenkels.

Weitere Vorzüge und Besonderheiten des erfindungsgemäßen Werkzeugwechslers ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung, in der eine Werkzeugmaschine mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Werkzeugwechsler schematisch dargestellt ist.

Bei der schematisch dargestellten Werkzeugmaschine handelt es sich um ein für die Großserienfertigung konzipiertes Horizontal-Bearbeitungszentrum mit einem hochsteifen Bett 1 als Träger eines in Richtung des Doppelpfeils (Y-Koordinatenachse) verfahrbaren Werkstücktisches 2. Die Maschine weist ferner einen in Richtung des Doppelpfeils (X-Koordinatenachse) verfahrbaren Ständer 3 auf, dessen beide vertikalen Säulen 4, 5 durch ein oberes - nicht dargestelltes - Querhaupt fest miteinander verbunden sind. In dem Zwischenraum zwischen beiden Säulen 4, 5 ist ein in Richtung des Doppelpfeils (Z-Koordinatenachse) verfahrbarer Schlitten 6 angeordnet, der eine frontale Abdeckung 7 aufweist und den Spindelkopf 8 einer horizontalen Arbeitsspindel 9 trägt.

In der Zeichnung seitlich neben den dargestellten Grundelementen der Werkzeugmaschine befindet sich ein Werkzeugwechsler 10, der einen stationären Unterbau 11 und eine Tragkonstruktion 12 für einen Träger 13 aufweist. Wie dargestellt, enthält die Tragkonstruktion 12 einen Teleskoparm 14, der in Richtung seiner Längsachse 15 mittels z.B. eines - nicht dargestellten - Druckmittelzylinders aus- und einfahrbar ist. Am freien Ende dieses Teleskoparms 14 ist quer der als Plattenkonstruktion ausgebildete Träger 13 montiert, der an seinen beiden gegenüberliegenden Seiten je einen zangenförmigen Greifer aufweist, wobei in der Zeichnung nur der rechte Greifer dargestellt ist.

Jeder Greifer 16 weist zwei gegenüberliegende Schenkel 17, 18 auf, von denen zumindest der Schenkel 17 für den Zugriff gelenkig gelagert ist und beim Angriff an der Ringnut im äußeren Bund des - standardisierten - Werkzeugkegels eine geringfügige Öffnungsbewegung ausführen kann. Zur sicheren Halterung des Werkzeugkegels ist dieser Schenkel 17 in seiner Halteposition verriegelbar. Der in der Zeichnung untere Schenkel 18 ist zu einem vorstehenden Haltefinger 20 verlängert. Dieser Haltefinger 20 weist ein dem Querschnitt der Ringnut im Bund des Werkzeugkegels angepaßtes Profil auf.

Ein Werkzeugwechsel läuft bei der vorstehend als Ausführungsbeispiel beschriebenen Maschine wie folgt ab. Nach einem Bearbeitungsvorgang mit dem. dargestellten Bohrwerkzeug 21 verfährt der Ständer 3 in X-Koordinatenrichtung, und gleichzeitig verfährt der Vertikalschlitten 6 in Richtung der Y-Koordinatenachse, so daß die Mittelachse der Arbeitsspindel sich vor dem Eingriff der Zange am Werkzeugkegel in einer Horizontalebene befindet, in welcher auch die Mittelachse der Zange liegt. Am Ende der Horizontalbewegung des Fahrständers 3 gelangt der verlängerte Haltefinger 20 des Greifers 16 in Eingriff mit der am äußeren Bund 22 des Werkzeugkegels ausgebildeten Ringnut 23. Da dieser Haltefinger starr ist, wird der Werkzeugkegel durch diesen Eingriff sicher und kippfrei festgehalten, so daß unmittelbar danach der Lösevorgang der im Inneren der Arbeitsspindel angeordneten Spannzange erfolgen kann. Sobald der Werkzeugkegel von dem zangenförmigen Greifer - bei entriegeltem oberen Schenkel 17 - ergriffen worden ist und der obere Schenkel in seiner Greifstellung durch die Verriegelung fixiert ist, erfolgt eine Einziehbewegung des Teleskoparmes 14, um den zuvor von der Spannzange freigegebenen Werkzeugkegel 22 aus der kegelförmigen Aufnahme im Spindelinneren herauszuziehen. Danach erfolgt eine Verdrehung des Trägers 13 um die Achse 15 um vorzugsweise 180°, so daß der mit dem neuen Werkzeug besetzte Greifer in die Übergabestellung des - bisherigen - Greifers 16

gelangt. Das Einsetzen des neuen Werkzeuges mit seinem Werkzeugkegel in die Aufnahme der Arbeitsspindel erfolgt in entsprechender Weise, wobei das Fixieren des Werkzeugkegels in seiner Aufnahme durch die Spannzange zu einem früheren Zeitpunkt erfolgen kann, d.h., am Beginn der horizontalen Abziehbewegung durch Verfahren des Ständers 3, da auch das neue Werkzeug mit seinem Werkzeugkegel durch den etwas verlängerten Eingriff des Haltefingers 20 in der Ringnut gehalten bleibt.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr kann der erfindungsgemäß ausgebildete Werkzeugwechsler bei unterschiedlichsten Typen von Werkzeugmaschinen eingesetzt werden, bei denen es auf extrem kurze Wechselzeiten ankommt. Hierzu gehören beispielsweise auch Werkzeugmaschinen, bei denen die für einen Werkzeugwechsel notwendigen Bewegungen vom Werkzeugwechsler ausgeführt werden.

Claims (2)

1. Werkzeugwechsler für eine Werkzeugmaschine, bestehend aus

1. mindestens zwei zangenförmigen Greifern (16), deren Schenkel (17, 18) zum Eingriff in die Ringnut (23) am breiteren Ende eines Werkzeugkegels gegeneinander bewegbar und verriegelbar ausgebildet sind,

- einem um seine Mittelachse (15) verdrehbaren Träger (13), an dessen gegenüberliegenden Seiten die Greifer (16) achssymmetrisch mit nach außen weisendem Maul befestigt sind, und

- einer Tragkonstruktion (11, 12) für den Träger (13), die einen Antrieb zum Bewegen des Trägers (13) in der zur Achse der Arbeitsspindel parallelen Mittelachse (15) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß

- mindestens ein Schenkel (18) der Greifer (16) zu einem vorkragenden Haltefinger (20) verlängert ist.

2. Werkzeugwechsler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsspindel (9) für den seitlichen Eingriff des Greifers (16) in einer horizontalen Richtung quer zur Spindellängsachse verfahrbar ist.